Shearing, Blanking, dan Punching Tiga operasi dasar dalam pengerjaan kempa adalah :
pengguntingan shearing, blanking, dan punching.
1. Shearing adalah operasi pemotonganpengguntingan logam lembaran sepanjang garis lurus
antara dua tepi potong seperti ditunjukkan dalam gambar 1.3.a. Shearing khususnya digunakan untuk memotong lembaran yang lebar menjadi potongan-potongan yang lebih
kecil, yang merupakan bagian-bagian dari operasi kempa; Pisau potong dalam gambar 1.3.b sering dibuat miring untuk mengurangi gaya potong yang dibutuhkan.
Gambar 1.3 Operasi pengguntingan : a pandangan samping, b pandangan depan
Gambar 1.4 a Blanking dan b punching
2. Blanking adalah operasi pemotongan logam lembaran sepanjang suatu garis tertutup
misalnya bulat, segiempat, dan sebagainya, dimana potongan yang dipisahkan dari bendakerja merupakan bendakerja untuk operasi berikutnya. Potongan yang dipisahkan
tersebut disebut blank lihat gambar 1.4.a
3. Punching mirip dengan blanking, tetapi potongan yang dipisahkan merupakan sekrap yang
disebut slug lihat gambar 1.4.b
4
Analisa Pemotongan Logam Lembaran
Parameter penting dalam pemotongan logam lembaran adalah : - jarak ruang clearance antara puch dan die.
- ketebalan lembaran, - jenis logam dan kekuatannya, dan
- panjang potong.
Jarak ruang clearance :
Clearance c dalam operasi pemotongan adalah jarak antaran punch dan die lihat gambar 1.1.1. Clearance pada umumnya berkisar antara 4 dan 8 dari tebal lembaran t. Akibat dari
clearance yang tidak sesuai ditunjukkan dalam gambar 1.5 berikut ini.
Gambar 1.5 Akibat dari clearance : a clearance terlalu kecil, b clearance terlalu besar
a Bila clearance terlalu kecil, maka garis keretakan cendrung untuk tidak saling ketemu, sehingga gaya yang dibutuhkan menjadi lebih besar;
b Bila clearance terlalu besar, logam akan terjepit antara tepi potong punch dan die, sehingga terbentuk burr yaitu sudut tajam pada tepi potong lembaran.
Clearance yang benar tergantung pada jenis dan ketebalan logam lembaran, yang dapat dinyatakan dengan rumus :
c = at dimana :
c = jarak ruang clearance, in mm,
a t
= =
kelonggaran allowance, dan ketebalan lembaran, in mm.
5
Allowance adalah rasio antara clearance dengan ketebalan lembaran yang besarnya ditentukan sesuai dengan jenis logam seperti ditunjukkan dalam tabel 1.1.
Tabel 1.1 Nilai allowance untuk tiga kelompok logam lembaran
Metal Group Allowance a
1100S and 5042S alluminium alloys, all 0.045
tempers 2024ST and 1011ST alluminium alloys;
0.010 brass, all tempers; soft cold-rolled steel, soft
stainless steel Cold-rolled steel, half-hard; stainless steel,
0.075 half-hard and full-hard
Perhitungan clearance persamaan di atas dapat digunakan untuk menentukan ukuran puch dan die yang cocok dalam operasi blanking dan punching konvensional. Apakah clearance
dikurangi dari ukuran punch atau ditambahkan pada ukuran die tergantung pada lubang yang dibuat apakah untuk menghasilkan blank atau slug seperti ditunjukkan dalam gambar 1.1.
Gambar 1.1 Ukuran die menentukan ukuran blank D
b
; ukuran punch menentukan ukuran lubang D
h
Ukuran punch dan die untuk : 1 blank bulat dalam operasi blanking dengan diameter D
b
adalah : Diameter punch = D
b
– 2c Diameter die = D
b
6
2 lubang bulat dalam operasi punching dengan diameter D
h
adalah : Diameter punch = D
h
Diameter die = D
h
+ 2c Agar slug atau blank dapat terlepas dari die, maka die harus dibuat dengan jarak ruang melebar
keluar angular clearance 0,25
o
hingga 1,5
o
pada setiap sisinya seperti ditunjukkan dalam gambar 1.7.
Gambar 1.7 Jarak ruang melebar keluar angular clearance
Gaya potong cutting force :
Gaya potong dalam pengerjaan logam lembaran dapat ditentukan dengan :
F = S.t.L
dimana : F
= gaya potong, lb N, S
= kekuatan geser shear strength logam lembaran, lbin
2
MPa, t
= ketebalan lembaran, in mm, dan L
= panjang tepi potong, in mm. Dalam operasi blanking, punching, dan operasi yang sejenis, L adalah panjang garis keliling
blank atau lubang yang dipotong. Bila kekuatan geser tidak diketahui, alternatif lain yang dapat digunakan untuk memperkirakan
gaya potong adalah dengan menggunakan kekuatan tarik, sebagai berikut : F = 0,7 TS.t.L
dimana : TS = kekuatan tarik maksimum, lbin
2
MPa.
Contoh soal :
Suatu piringan bulat dengan diameter 3,0 in diperoleh dari hasil blanking suatu baja strip tebal 18 in 0,125 in, allowance = 0,075 dan kekuatan geser = 45.000 lbin
2
. Tentukan :
a diameter punch dan die, b gaya blanking.
7
Jawab :
a Clearance, c = a.t = 0,075. 0,125 = 0,0014 in
Agar blank memiliki diameter 3,0 in, maka : Diameter die = D
b
= 3,0 in Diameter punch = D
b
– 2c = 3,0 – 2 0,0014 = 2,1812 in b Panjang tepi potong L =
D
b
= 3,142 3,0 = 1,421 in Jadi gaya blanking : F = S.t.L = 45.000 0,125 1,421 = 53.021 lb, atau
= 21,51 ton
Operasi Pemotongan Logam Lembaran yang lain :
1 Cutoff dan Parting
Gambar 1.8 a Cutoff dan b parting
Cutoff adalah operasi pengguntingan dimana blank dipisahkan dari logam lembaran dengan
cara memotong urutan sisi part yang berlawanan, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.8.a, sehingga setiap pemotongan akan dihasilkan suatu part yang baru.
Perbedaan cutoff dengan operasi pengguntingan konvensional :
a Tepi potong tidak perlu lurus b Blank dapat dipisahkan dari strip dengan cara sedemikianrupa sehingga tidak
dihasilkan sekrap.
8
Parting adalah operasi pemotongan logam lembaran dengan menggunakan punch yang
memiliki dua tepi potong simetri, sehingga dalam sekali punch akan memotong dua tepi lembaran dengan dua sisi yang simetri pula seperti ditunjukkan dalam gambar 1.8.b.
2 Slotting, Perforating dan Notching
Gambar 1.1 a Slotting, b perforating, dan c notching
Slotting adalah operasi punching dengan lubang potong bentuk memanjang atau persegi
seperti ditunjukkan dalam gambar 1.1.a.
Perforating adalah operasi punching logam lembaran dalam bentuk pola lubang yang
banyak, yang dilakukan secara serentak, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.1.b.
Notching adalah pemotongan logam pada bagian tepi lembaran atau strip, sedang seminotching adalah pemotongan logam pada bagian dalam lembaran, seperti ditunjukkan
dalam gambar 1.1.c.
Seminotching hampir sama dengan operasi punching atau slotting, perbedaannya adalah :
- seminotching menghasilkan garis luar dari blank, sedang - punching dan slotting menghasilkan lubang dalam blank.
3 Trimming, Shaving dan Fine Blanking Trimming adalah operasi pemotongan yang dilakukan untuk memotong kelebihan logam
mis. siripflash dari hasil operasi forging agar diperoleh ukuran yang tepat, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.10
9
Gambar 1.10 Operasi trimming untuk memotong flash
Gambar 1.11 aShaving dan b fine blanking
Shaving adalah operasi pepengguntingan yang dilakukan dengan clearance sangat kecil
untuk mendapatkan dimensi yang akurat dan tepi potong yang halus dan lurus, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.11.a. Shaving biasanya dilakukan sebagai operasi
penyelesaian.
Fine blanking adalah operasi pepengguntingan yang digunakan untuk membuat blank dari
bahan lembaran dengan toleransi yang ketat, tepi lurus dan halus dengan sekali tahapan, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.11.b. Pada awal siklus, bantalan tekan pressure pad
yang memiliki proyeksi-V digunakan untuk memegang bendakerja degang gaya F
h
, kemudian punch diturunkan dengan kecepatan lebih rendah dari kondisi normal agar tidak
terjadi distorsi, dan clrearance yang lebih kecil agar diperoleh dimensi dan tepi potong sesuai dengan yang diharapkan. Proses ini biasa dilakukan pada lembaran yang tipis.
10
OPERASI PEMBENGKOKKAN BENDING
Operasi pembengkokkan dalam bendakerja logam lembaran didefinisikan sebagai peregangan logam pada sekeliling sumbu garis lurus, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.12.
Gambar 1.12 a Pembengkokkan logam lembaran, b pemampatan
dan peregangan tarik logam yang terjadi pada operasi pembengkokkan
Selama operasi pembengkokkan tersebut, logam pada bagian dalam bidang netral dimampatkan compressed, sedang pada bagian luar bidang netral diregangkan lihat gambar 1.12.b. Pada
umumnya pembengkokkan menghasilkan perubahan ketebalan pada logam lembaran kecil atau tanpa perubahan.
Pembengkokkan – V V-bending dan pembengkokkan tepi edge bending
Operasi pembengkokkan dilakukan dengan menggunakan perkakas punch dan die. Metode pembengkokkan yang umum dilakukan adalah : pembengkokkan–V dan pembengkokkan tepi.
Gambar 1.13 Dua metode pembengkokkan yang umum
a pembengkokkan-V dan b pembengkokkan tepi
11
a Pembengkokkan-V; logam lembaran dibengkokkan dengan punch dan die berbentuk V,
seperti ditunjukkan dalam gambar 1.13.a.
b Pembengkokkan tepi; menggunakan bantalan tekan pressure pad untuk memegang
bendakerja dengan gaya F
h
, sedang ujung bendakerja yang lain ditekan dengan punch ke tepi die, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.13.b. Pembengkokkan dibatasi hanya 10
o
atau kurang.
Analisa Pembengkokkan
Beberapa istilah penting dalam operasi pembengkokkan logam lembaran ditunjukkan dalam gambar 1.12. Logam yang memiliki ketebalan t dibengkokkan dengan sudut tertentu yang
disebut sudut tekukbengkok A bend angle A. Tekukan tersebut akan menghasilkan sudut A’ pada lembaran, dimana A + A’ = 180
o
.
Bend allowance :
Jari-jari tekuk pada umumnya diukur dari sumbu tekuk bend axis ke permukaan tekukan bagian dalam bukan ke permukaan sumbu netral. Jari-jari tekuk ini ditentukan oleh jari-jari
perkakas yang digunakan pada operasi tersebut. Tekukan dibuat pada bendakerja yang memiliki lebar w. Bila jari-jari tekuk relatif kecil terhadap ketebalan bendakerja, maka logam cendrung
akan mengalami regangan selama proses pembengkokkan. Agar diperoleh dimensi akhir sesuai dengan yang diinginkan, maka perlu menghitung panjang awal bagian lembaran yang akan
mengalami peregangan panjang pada sumbu netral sebelum dibengkokkan. Panjang bagian lembaran tersebut disebut bend allowance. Bend allowance dapat diperkirakan dengan rumus
sebagai berikut : BA = 2
π A 360
R + K
ba
t dimana :
BA = bend allowance, in. mm; A
= sudut tekuk bend angle, derajat; R
= jari-jari tekuk bend radius, in. mm; t
= ketebalan bendakerja, in. mm; K
ba
= faktor untuk memperkirakan regangan bila Rt 2, K
ba
= 0,33; dan bila Rt 2, K
ba
= 0,50.
12
Melenting kembali springback :
Bila tekanan tekuk dihentikan pada akhir operasi pembengkokkan, maka energi elastik masih tersisa pada tekukan sehingga sebagian tekukan akan kembali ke bentuknya semula. Peristiwa
tersebut disebut melenting kembali springback, yang didefinisikan sebagai pertambahan sudut pada logam lembaran yang ditekuk pertambahan sudut A’ relatif terhadap sudut perkakas
pembentuk setelah perkakas tersebut dilepaskan. Energi elastik disamping menyebabkan pertambahan sudut A’ juga menyebabkan pertambahan jari-jari tekuk R, seperti ditunjukkan
dalam gambar 1.14.
Gambar 1.14 Melenting kembali pada pembengkokkan mengurangi
sudut tekuk dan menambah jari-jari tekuk
Melenting kembali dapat dinyatakan dengan rumus : SB =
A A
b
A
b
dimana : SB = melenting kembali spring back; A’ = sudut pada logam lembaran yang ditekuk, derajat;
A’
b
= sudut perkakas pembentuk, derajat.
Gaya pembengkokkan :
Gaya yang dibutuhkan untuk membengkokkan logam lembaran tergantung pada geometri punch dan die, kekuatan, ketebalan, dan lebar logam lembaran. Gaya pembengkokkan maksimum dapat
diperkirakan dengan persamaan berikut : K TSwt
2
F =
bf
D dimana :
F = gaya tekukpembengkokkan, lb N;
13
TS = kekuatan tarik logam lembaran, lbin
2
MPa; w
= lebar logam lembaran dalam arah sumbu tekuk, in. mm; t
= tebal logam lembaran, in. mm; D = dimensi pembukaan cetakan die, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.15,
in. mm; K
bf
= konstanta gaya tekuk untuk pembengkokkan-V, K
bf
= 1,33; dan untuk pembengkokkan tepi, K
bf
= 0,33.
Gambar 1.15 Dimensi pembukaan die, a V-die, b wiping-die
Contoh soal :
Suatu blank logam lembaran dibengkokkan seperti ditunjukkan dalam gambar 1.11. Logam memiliki modulus elastisitas E = 30 x 10
1
lbin.
2
, kekuatan mulur yield strength Y = 40.000 lbin.
2
, kekuatan tarik TS = 15.000 lbin.
2
. Tentukan :
a ukuran blank mula-mula, b gaya tekuk bila digunakan V-die dengan dimensi pembukaan die D = 1,0 in.
Gambar 1.11
Bendakerja blank logam lembaran
14
Jawab :
a Dari gambar 1.11 dapat diketahui: lebar blank w = 1,75 in, panjang blank = 1,50 + 1,00 + BA, sudut tekuk A = 180
o
– A’ = 180
o
– 120
o
= 10
o
. K
ba
= 0,33, karena Rt = 0,1870,125 = 1,5 kurang dari 2,0.
BA = 2 π A
360 R + K
ba
t = 2
π 60 360
0,187 + 0,33x0,125 = 0,239 in.
Jadi panjang blank = 2,500 + 0,231 = 2,731 in.
b Untuk V-die harga K
bf
= 1,33, maka gaya tekuk : K TSwt
2
F =
bf
D 1,3365.0001,750,125
2
= = 2364
1,0 lb.
Flanging, hemming, seaming, dan curling
Selain pembengkokkan-V dan pembengkokkan tepi, terdapat beberapa operasi pembengkokkan lembaran yang lain, seperti flanging, hemming, seaming, dan curling.
a Flanging adalah operasi pembengkokkan dimana tepi logam lembaran dibengkokkan
dengan sudut 10
o
untuk membentuk pinggiranflens flange, sehingga memperkuat atau memperkaku bendakerja lembaran tersebut. Flens dapat dibentuk melalui sumbu tekuk
lurus, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.17a, atau dengan melakukan peregangan atau mengerutan logam seperti ditunjukkan dalam gambar b dan c.
b
Gambar 1.17 Flanging : a flens lurus, b flens regangmulur, c flens kerut
15
Gambar 1.18 a hemming, b seaming, c curling
b Hemming adalah operasi pembengkokkan dalam bentuk lipatan yang biasanya dihasilkan
dengan beberapa tahapan pembengkokkan. Operasi ini dilakukan agar tepi tidak tajam, untuk meningkatkan kekakuan, dan memperbaiki penampilan seperti ditunjukkan dalam
gambar 1.18a.
c Seaming adalah operasi pembengkokkan yang mirip dengan hemming, tetapi dilakukan
terhadap dua tepi lembaran yang akan dirakit menjadi satu, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.18b.
d Curling atau disebut juga beading adalah operasi pembengkokkan terhadap ujung logam
lembaran dalam bentuk bulat dengan tujuan untuk keamanan, memperkuat, dan estetika, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.18c.
Beberapa operasi pembengkokkan yang lain
Berbagai macam operasi pembengkokkan dilukiskan dalam gambar 1.11 adalah untuk menunjukkan berbagai jenis bentuk yang dapat dibuat dengan pembengkokkan, seperti :
a pembengkokkan kanal channel bending, b pembengkokkan=U U-bending,
c air bending, d offset bending,
e berombak corrugating, dan f pembentukan tabung.
16
Gambar 1.11 Berbagai operasi pembengkokkan
OPERASI PENARIKAN DRAWING
Penarikan adalah operasi pembentukan logam lembaran yang digunakan untuk membuat : - bentuk cawan cup-shaped,
- bentuk kotak box-shaped, - bentuk kuva yang komleks, atau,
- bentuk berlubang. Penarikan dilakukan dengan menempatkan blank logam lembaran di atas cetakan die dan
kemudian ke dalam cetakan dengan sebuah punch seperti ditunjukkan dalam gambar 1.20.
17
Gambar 1.20 a Operasi penarikan bentuk cawan, b bendakerja yang terkait
Produk yang biasa dibuat dengan operasi penarikan adalah : kaleng minuman, slongsong
amunisi, bak cuci piring, panci, panel body mobil.
Mekanisme penarikan :
Penarikan bentuk cawan adalah operasi dasar penarikan dengan dimensi dan parameter seperti ditunjukkan dalam gambar 1.20.
Mekanisme proses deformasi dalam operasi penarikan dapat dilihat dalam gambar 1.21, dengan tahapan sebagai berikut :
1 punch membuat penekanan awal bendakerja, 2 lembaran mengalami pembengkokkan pada tepi punch dan tepi die,
3 penarikan lurus terhadap logam yang telah dibengkokkan sebelumnya untuk membentuk dinding silider,
4 terjadi gesekan dan kompresi antara logam lembaran dengan permukaan bantalan tekan blankholder dan flens bergerak masuk ke dalam die,
5 gerakan punch ke bawah menghasilkan aliran logam berlanjut sehingga diperoleh bentuk akhir dari cawan dengan penipisan dinding sesuai dengan clearance antara die dan punch.
18
Gambar 1.21 Tahapan deformasi dalam operasi penarikan dalam deep drawing
Analisa Penarikan
Untuk menentukan ukuran blank mula-mula, maka sebelumnya perlu diukur batas penarikan dan variabel-variabel penting lainnya seperti gaya penarikan dan gaya pemegangan yang digunakan
pada proses ini. Pengukuran sederhana yang dapat dilakukan untuk bentuk silinder adalah pengukuran rasio penarikan drawing ratio, DR yaitu rasio antara diameter blank dengan
diameter punch : DR =
D
b
D
p
dimana : D
b
= diameter blank, in. mm; D
p
= diameter punch, in. mm.
Rasio penarikan ini memberikan indikasi secara kasar mengenai tingkat kesulitan operasi penarikan yang akan dilakukan. Semakin besar rasio penarikan, semakin berat operasi penarikan
tersebut dilakukan. Sebagai perkiraan batas atas nilai rasio penarikan adalah 2,0 DR 2,0. Harga batas sesungguhnya tergantung pada jari-jari sudut punch dan die R
p
dan R
d
, kondisi gesekan, kedalaman tarik, dan karakteristik logam lembaran mis. keuletan, sifat kekuatan
logam, dan lain-lain.
19
D
Cara lain untuk mengukur operasi penerikan ini adalah dengan mengukur reduksi r, yaitu dengan rumus :
D
b
D
p
r = D
b
D
p
= 1 D
b
= 1 1 DR
Sesuai dengan nilai rasio penarikan DR 2,0, maka nilai reduksi r 0,50.
Pengukuran yang ketiga dalam penarikan dalam adalah pengukuran rasio ketebalan dengan diameter blank tD
b
yang dinyatakan dengan persen, dan pada umumnya diinginkan nilai rasio tersebut lebih besar daripada 1 tD
b
1. Semakin kecil nilai tD
b
, semakin besar kemungkinan terjadinya pelipatan wrinkling.
Dalam hal batasan-batasan di atas tidak terpenuhi, maka blank harus ditarik dalam beberapa tahapan dan diantara tahapan-tahapan tersebut harus dilakukan proses penganilan.
Gaya penarikan drawing force yang dibutuhkan dalam operasi pembentukan ini dapat dinyatakan dengan rumus perkiraan berikut ini.
F =
πD
p
t TS
0,7
b
D
p
dimana :
F = gaya penarikan, lb N;
t = tebal blank mula-mula, in. mm;
TS = kekuatan tarik, lbin.
2
MPa; D
b
= diameter blank mula-mula, in. mm; D
p
= diameter punch mula-mula, in. mm.
Gaya pemegangan holding force yang dibutuhkan dalam operasi pembentukan ini dapat dinyatakan dengan rumus perkiraan berikut ini.
F = 0,015Y π
[
D
2
D
+ 2,2t + 2R
2
]
h b
p d
dimana : F
h
= gaya pemegangan, lb N;
20
Y t
= kekuatan mulur yield strength logam lembaran, lbin.
2
MPa; = tebal bendakerja mula-mula, in. mm;
21
32
b
R
d
= jari-jari sudut die, in. mm. Besar gaya pemegangan pada umumnya sekitar
1 dari gaya penarikan.
3
Contoh soal :
Suatu operasi penarikan digunakan untuk membentuk mangkok silinder dengan diameter dalam = 3,0 in. dan tinggi = 2,0 in. Diameter blank mula-mula = 5,5 in. dengan tebal
=
3
operasi ini layak untuk dikerjakan ? Bila ya, hitung :
a gaya penarikan, dan b gaya pemegangan.
in. Apakah
Diketahui kekuatan tarik logam lembaran = 70.000 lbin.
2
dan kekuatan mulur = 40.000 lbin
2
. Jari-jari sudut die = 0,25 in.
Jawab :
Untuk mengetahui kelayakan operasi ini, maka kita tentukan rasio penarikan, reduksi, dan rasio ketebalan-diameter.
DR = D
b
D
p
= 5,5 = 1,833 DR 2 layak 3,0
D
b
D
p
r = D
b
= 5 ,
5 3,0 = 0,4545 = 45,45 r 50 layak 5,5
tD
b
= 332 = 0,017 = 1,7 tD 5,5
1 layak
Sesuai dengan hasil perhitungan di atas, maka operasi ini layak untuk dikerjakan .
a Gaya penarikan maksimum : D
F =
πD t TS
b
0,7 = π
3,0 3
70.000 5,5 0,7 =
70.097 lb.
p
D
32 3,0
p
22
b p
2 h
b Gaya pemegangan :
2 2
2
3
F = 0,015Y
π
[
D D + 2,2t + 2R
d
]
= 0,015 40.000
π 5.5
3.0 + 2,2x
32
+ 2x0,25
F
h
= 31,121 lb.
Operasi Penarikan yang lain Redrawing ; kadang-kadang dalam penarikan diperlukan lebih dari satu tahapan penarikan.
Tahapan penarikan yang kedua dan selanjutnya disebut redrawing, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.22.
Gambar 1.22 Redrawing sebuah cawan : 1 awal penekanan, 2 akhir penekanan
Reverse Drawing adalah operasi redrawing dimana bendakerja ditepatkan di atas die dengan
muka menghadap ke bawah kemudian ditekan dengan punch ke dalam die, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.23.
23
Gambar 1.23 Reverse drawing : 1 awal penarikan, 2 akhir penarikan
Penarikan Tanpa Pemegang Blank Blankholder
Fungsi blankholder adalah untuk memegang blank agar tidak terjadi pelipatan wrinkle pada flens,pada saat penarikan cawan. Kecendrungan terjadinya pelipatan tersebut dapat dikurangi
bila rasio antara ketebalan dengan diameter blank tD
b
bertambah. Bila rasio tD
b
cukup besar, penarikan dapat dilakukan tanpa blankholder, seperti ditunjukkan dalam gambar1.24.
Gambar 1.24 Penarikan tanpa blankholder : 1 awal proses, 2 akhir proses
Kondisi batas untuk penarikan tanpa blankholder dapat diperkirakan dengan rumus berikut :
D
b
D
p
5t
Cacat pada penarikan
Penarikan merupakan operasi pembentukan yang lebih kompleks dibandingkan dengan pemotongan dan pembengkokkan, sehingga kemungkinan terjadinya cacat lebih besar. Dalam
gambar 1.25 ditunjukkan beberapa jenis cacat yang umum terjadi pada proses penarikan.
24
Gambar 1.25 Cacat-cacat yang umum terjadi dalam produk penarikan
a Pelipatan pada flens yang terjadi akibat adanya pelengkungan gambar 1.25.a; b Pelipatan pada dinding cawan, terjadi bila flens yang telah mengalami pelipatan tertarik
kebawah gambar 1.25.b; c Peretakan tearing adalah retak yang terbuka pada dinding vertikal dekat dasar cawan,
karena adanya tegangan tarik yang besar gambar 1.25.c; d Earing adalah bentuk cacat pada tepi atas cawan yang terjadi karena logam lembaran tidak
isotropi gambar 1.25.d; e Guratan pada permukaan surface scratches terjadi karena punch dan die permukaannya
tidak halus gambar 1.25.e.
OPERASI PEMBENTUKAN LEMBARAN YANG LAIN
Terdapat beberapa operasi pembengkokkan dan penarikan yang lain, yang dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
- operasi yang dilakukan dengan menggunakan perkakas logam ; dan - operasi yang dilakukan dengan perkakas karet fleksibel.
Operasi dengan perkakas logam , terdiri dari : ironing, stempel coining dan cetak timbul
embossing, lancing, twisting.
Ironing, merupakan operasi penarikan dalam deep drawing dimana jarak ruang clearance
antara ujung luar die dengan punch lebih besar daripada jarak ruang di dalamnya, seperti ditunjukkan dalam gambar1.21.
25
Gambar 1.21 Ironing
untuk memperoleh ketebalan uniform : 1 awal proses, 2 akhir proses
Kelebihan dari cara ini :
- tebal dinding cawan yang dihasilkan lebih seragam uniform, - penggunaan material lebih efisien.
Coining, dilakukan dalam cetakan sedemikianrupa sehingga logam tidak bisa mengalir dalam
arah lateral.
Penggunaan : untuk pembuatan uang logam, medali, dan sebagainya.
Embossing, merupakan proses penarikan atau peregangan dan biasanya tidak memerlukan
tekanan yang tinggi seperti proses coining, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.27.
Gambar 1.27 Embossing : a penampang lintang, b produk akhir
Penggunaan : untuk membuat pelat nama, tanda pengenal, pelat nomor polisi mobil, dan
sebagainya.
26
Lancing adalah kombinasi operasi pemotongan dan pembengkokan atau operasi pemotongan
dan pembentukan yang dilakukan dalam satu tahapbersamaan, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.28.
Gambar 1.28 Lancing : a potong dan tekuk,
b dan c dua jenis potong dan bentuk
Twisting adalah operasi yang menggunakan beban torsi sehingga terjadi pemuntiran pada
seluruh panjang lembaran.
Penggunaan : untuk sudu-sudu kipas dan propeller.
Proses Pembetukan Dengan Karet :
- Proses Guerin - Proses Hidro
Proses Guerin , menggunakan bantalan karet yang tebal atau bahan fleksibel lainnya untuk
membentuk logam lembaran, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.21.
27
Gambar 1.21 Proses Guerin : 1 sebelum, dan 2 sesudah proses
Bantalan karet diletakkan didalam bontainer yang terbuat dari baja. Benda kerja diletakkan diatas blok pembentuk dan pada saat punch ditekan bantalan karet akan menyelubungi sheet, dan
menekannya hingga sheet mengalami perubaha bentuk mengikuti bentuk blok pembentuk.
Keuntungan dari proses Guerin :
- Biaya perkakas relatif murah karena blok pembentuk dapat dibuat dari kayu, plastik, atau bahan yang lain yang mudah dibentuk;
- Bantalan karet dapat dipakai untuk blok pembentukan yang lain.
Pembentukan Hirdo , hampir sama dengan proses Guerin hanya pada proses pembentukan
hidro menggunakan diafragma karet diisi dengan fluida bertekanan yang digunakan untuk menekan benda kerja sehingga benda kerja tersebut mengalami penarikan dalam mengikuti
bentuk punch, seperti ditunjukkan dalam gambar 1.30.
Keuntungan proses pembentukan hidro :
Gaya yang diberikan terhadap benda kerja seragam uniform, sehingga dapat meningkatkan gesekan lembaran benda kerja menempel pada punch dan hal ini akan dapat mengurangi
tegangan tarik. Dengan demikian kemungkinan terjadinya robekan pada dasar cawan dapat dihindari.
28
Gambar 1.30 Proses hidro : 1 proses dimulai, tidak ada fluida dalam rongga
2 penekan ditutup, rongga ditekan dengan fluida, 3 punch ditekan ke bendakerja
Die dan Penekan untuk Proses PembentukanPemotongan Logam Lembaran
Hampir semua operasi penekanan press dilakukan dengan perkakas punch dan die konvensional. Istilah stamping die sering digunakan untuk produksi die besar-besaran.
Komponen Stamping Die
Komponen stamping die untuk melakukan operasi blanking sederhana ditunjukkan dalam gambar 1.31, terdiri dari :
Gambar 1.31 Komponen punch dan die untuk operasi blanking
- Punch dan die adalah komponen kerja yang digunakan untuk operasi pemotongan;
29
- Punch holder dan die holder masing-masing digunakan untuk memegang punch dan die. Punch holder menempel pada ram, sedang die holder menempel pada dasar tekan press
base; - Guide pins dan bushing digunakan untuk memandu kesejajaran antara punch dan die;
- Stripper adalah alat yang digunakan untuk melepaskan logam lembaran yang menempel pada punch;
- Stop adalah solid pin yang diletakkan di bawah strip-stock untuk menahan gerakan maju dari strip–stock, dan sebagainya.
Jenis Stamping Die
- Compound die yaitu die yang digunakan untuk melakukan dua operasi pada stasiun tanggal misalnya operasi blanking dan punching atau operasi blanking dan drawing;
- Combination die yaitu untuk melakukan dua operasi pada dua stasiun yang berbeda, misalnya blanking dua part yang berbeda atau blanking dan kemudian bending pada part yang sama;
- Progresive die melakukan satu atau lebih operasi pada logam lembaran pada dua atau lebih stasion dengan masing-masing langkah penekanan. Part dipabrikasi secara progresif.
Lembaran dimakankandiumpankan dari satu stasiun ke stasiun berikutnya, dalam operasi yang berbeda misalnya punching, notching, bending, dan blanking , seperti ditunjukkan
dalam gambar 1.32.
Gambar 1.32
a Progressive die, dan b strip yang dikerjakan dengan proses ini
30
Bab 2
P
UNCHINGTOOL
Press working, yaitu segala proses pengerjaan logam yang mengunakan mesin-mesin press sebagai alat bantu utamanya, yaitu sebagai penggerak atau pemberi gaya.
Dalam press working kita mengenal beberapa macam pengerjaan tergantung dari perlakuan gaya – gaya itu terhadap material yang dikerjakan. Misalnya dari material
bahan sheet metal orang bisa memotong secara menggunting, menekuk atau membengkokannya membentuknya menjadi benda berongga 3 dimensi dll. Jadi
secara garis besar ada pengerjaan shearing, bending dan forming deep drawing.
A. Analisa Pemotongan
Pada setiap pemotongan benda kerja, akan selalu nampak adanya kesamaan prinsip yang akan kita cermati bersama. Pada pengerjaan pemotongan kawat,
batangan baja, baja profil ataupun sheet metal, pasti terdapat sepasang gaya yang dipergunakan untuk memotong itu. Dan gaya itu akan bekerja secara bersama –
sama, berlawanan arah dengan jarak yang relative kecil. Karena gayanya berlawanan arah dan berjarak kecl, maka gaya tersebut kita sebut dengan gaya
geser , dan pada material yang dipotong akan terjadi sebuah area yang disebut dengan “daerah pergeseran”.
Kita amati gambar – gambar dibawah ini yang menggambarkan 2 macam keadaan dimana yang kita potong adalah sebuah potongan besi yang tebal dan sebuah
sheet metal yang relative lebih tipis. Pada material yang tebal daerah pergeserannya keliatan nyata dan lebar,
sebaliknya pada material yang tipis daerah pergeseranya juga tipis. Sedangkan pada gambar yang ketiga kita lihat bahwa sisi potong merupakan suatu bangunan
garia yang tertutup. Maka daerah pergeserannyapun merupakan profil yang tertutup. Untuk itu keadaan yang demikian sering dinamakan dengan “die
30
shearing sheet metal”. Dan prinsip inilah yang digunakan dalam perkakas punching tool.
Pada kenyataannya di lapangan, gaya – gaya ini akan diberikan oleh sisi potong yang tajam dari alat potong bagian atas dan bagian bahwa alat potong yang lain.
Sedangkan jarak antara dua gaya tersebut adalah merupakan clearance yang harus ada.
Gambar 2.1: Shearring Forces Untuk perkakas punching tool maka gaya – gaya tersebut diberikan oleh sisi
tajam dari punch maupun dienya. Gaya yang diberikan ini akan menciptakan “tegamgam geser” dari materialnya atau batas patah gesernya, maka terjadilah
pemotongan tersebut.
B. Clearance
Seperti telah kita ketahui, bahwa jarak antara dua gaya yang berlawanan yang ditimbulkan oleh sisi – sisi tajam dari punch dan die adalah merupakan clearance
yang haraus ada, maka dengan demiklian ukuran dari punch maupun die merupakan besaran yang perlu diketahui. Selisih ukuran antara punch dan die ini
disebut dengan “allowance” sedangkan yang dimaksud dengan “clearance’ adalah selisih ukuran yang besarnya diukur hanya pada satu sisi saja,\. Dengan kata lain
sama dengan separoh dari besarnya allowance. Disamping itu besarnya clearance juga menentukan besarnya gaya potong yang kita berikan.
31
Sebagai gambaran penggunaan clearance yang lebih besar dari tebal material yang akan di punch srta potong sisi punch yang tumpul dapat dilihat sebagai
berikut:
Gambar 2.2 Gambar 2.3
Pada waktu punch ditekan ke bawa, maka pelat akan cenderung membengkok halini akibat ujung punch diee yang tumpul. Demikian juga clearance yang besar
akan memudahkan bengkoknya pelat tersebut. Apabila tekanan punch ditambah posisi pelat akan menjadi vertical diantara punch dan die akibatnya pelat akan
terpotong karena tarikan. Sehingga pembengkokkan dan regangan mulur karena tarikan.
C. Prinsip Pemotongan
Apabila sisi potong dari punch dan die cukup tajam, serta pemilihan besarnya clearance tepat sesuai dengan tebal material, maka material tersebut akan dapat
terpotong dengan baik. Jadi hasil potongannya akan baik, tidak kasar dan tidak menimbulkan terbentuknya “burr” yang berlebihan yang sangat mengganggu.
Gambar 2.4. 32
Untuk pemilihan clearance yang tepat ini maka robekan yang dihasilkan oleh punch akan bertemu dengan robekan yang dihasilkan oleh die sehingga
potongannya halus.
Gambar 2.5. Pada dasarnya terpotongnya pelat itu akan mengalami tahap tahap sebagai
berikut: a. Pda waktu punch menekan benda kerja, sebelum material tersebut mencapai
batas lumernya jika beban penekanan dari punch dihilangkan maka material akan kembali seperti semula.hal ini akibatkan oleh sifat elastis yang dimiliki
material. b. Apabila penekanan material diteruskan sampai material mencapai batas
lumernya maka material terasebut akan mulai retak. Keadaan ini dinamakan “plastis deformation”
c. Selanjutnya semakin dalam langkah penekananpunch maka pelat tersebut akan semakin retak. Keretakan ini diakibatkan oleh sisi potong punch dan die
yang tajam, yang semakin lama semakin panjang sehingga dapat saling bertemu dan dengan demikian terpotonglah pelat tersebut sesuai dengan
bentuk kontur dari punch maupun die nya.
Gambar 2.6.
33
Dari hasil proses tersebut diatas maka permukaan potongnya akan memiliki 4 bentukan yang penting, yang terdiri dari 3 bagian bentukan akibat proses tadi
yaitu berturut – turut berupa radius, lurus mengkilap, dan patahan atau robekan dan yang ke 4 adalah apa bagian ujungnya akan terjadi burr atau chips.
Bentuk permukaan potong ini akan terjadi baik pada blank bagian yang jatuh terlepas dan keluar melalui die maupun stripnya bagian yang tersisa
terpotong dengan posisi yang saling berlawanan.
Gambar 2.7. Bentuk radius merupakan hasil perubahan struktur benda kerja yang ditentukan
oleh besarnya clearance, demikian juga akan terjadi pada material yang mempunyai sifat lunak.dengan sisi potong yang tajam pada bagian punch dan die
akan menghasilkan permukaan lurus mengkilap, setelah terjadinya radius. Permukaan yang berbentuk patahan sesuai dengan batas patah yang dimiliki oleh
material tersebut Gb.9 hal 5 yang kemudian akan menimbulkan burr chips pada masing – masing akhir pemotongan.
D. Penetrasi
Panjang langkah punch yang menyebabkan terpotongnya pelat dinamakan penetrasi. Pada dasarnya adalah panjang dari bagian yang berbentuk radius
dengan dengan bagian yang berbentuk lurus mengkilap pad permukaan potong.
34
Besarnya penetrasi ini biasanya dinyatakan dengan prosentase dari teal material yang akan dipotong. Jadi hal ini sering dipakai sebagai patokan atau dasar untuk
menentukan panjang penekanan pada beberapa jenis material. Semakin keras materialnya maka akan semakin berkurang panjang penetrasunya.
Gambar 2.8. Berikut ini ditunjukan besarnya penetrasi dari beberapa jenis material berdasarkan
pengalaman dalam satuan prosentase. Tabel 2.1. Presentase panjang penetrasi
Jenis Material Panjang Penetrasi
Led Timah Hitam 50
Tin Timah Putih 40
Alumunium 60
Zink Seng 50
Copper tembanga 55
Brass Kuningan 50
Bronze tembaga merah perunggu 25
Baja 0,1 C baja carbon 0,1 50 setelah di anneal
38 pengerjaan roll dingin Baja 0,2 C
40 setelah di anneal 28 pengerjaan roll dingin
Baja 0,3 C 33 setelah di anneal
22 pengerjaan roll dingin Baja silikon
30 Nickel
55
E. Burr
Burr adalah akibat dari patahan yang ditimbulkan oleh proses potong. Keberadaan burr ini sering tidak kita inginkan atau dalam batas tertentu besarnya tidak bisa
35
ditolerir.burr makin besar bila sisi punch dan die tumpul.untuk material lunak membuat burr yang besar.untuk mendapat potongan dengan burr yang kurang dari
0,22 mm sangatlah sukar walau sisi potong sangat tajam.
Gambar 2.9. Pengaruh lain terjadiny aburr adalah clearance yang terlalu besar. Terjadinya burr
pada material potong diakibatkan tumpulnya sisi potong punch, dan burr pada stripnya akibat dari sisi die yang tumpul.burr sering membahayakan jari tangan
dalam pengerjaan pelat
F. Pengaruh Clearence Terhadap Pemotongan
Besarnya clearance akan mempengaruhi proses dan hasil pemotongan misalnya: Besarnya gaya poptong yang dip[akai semakin kecil clearance yang dipilih
akan mempengaruhi besarnya gaya potong yang diperlukan. Umur pakai dari punch dan die akan makin pendek bila makin kecil clearance
yang dipilih. Permukaan hasilpemotonganakan semakin baik bila dipakai clearance yang
kecil
G. Menentukan Besarnya Clearance
Besarnya pemilihan tergantung dari tebal dan jenis mateialnya. Denga beberapa pertimbangan berikut:
36
Proses blanking pada material yang punya batas patah geser tinggi dipilih clearance kecil.
Proses blanking dengan mesin otomatis gunakan clearance besar agar umur pakai lama
Untuk hasil pemotongan yang halus pilih clearance kecil Pada umumnya pemilihan clearance antara 5 - 7.5 dari tebal material yang
akan dipotong hingga dihasilkan bentuk yang diinginkan
Gambar 2. 2.
H. Secondary Shear
Kualitas dari hasil pemotongan sangatlah ditentukan oleh besarnya clearance antara punch dan die yang dipilih. Bila clearance tepat maka kualitas baik dengan
potongan halus. Bila terlalu besar terbentuk burr bila trlalu kecil juga tidak sempurna.
Secondary Shear adalah robekan pada material yang tidak dinginkan, yang terjadi karena pemilihan clearance yang terlalu kecil kalau pemilihannya 3 - 5 dari
tebal material.initerjadi karena robekan dari sisi tajam punch dan die tidak saling bertemu dengan sempurna hingga face tidak rata, karena itu ukuran yang
dikehendaki berkurang.
37
Gambar 2. 11. Jika clearance terlalu besarpermukaan potonng bentuk radius.yang sangt ekstrim.
Akibatnya robekan luar juga radius. Clearance telalu besar pada material lunak mudah terjadi burr. Dengan clearance 36 dari tebal materialnya didapat burr
yang tebalnya kurang dari clearancenya.contoh dibawah percobaan pelat baja paduan carbon rendah pengerejaan roll panas.
Gambar 2. 12.
I. Menentukan Ukuran Punch dan Die
1. Pemotongan Pierching dan Blanking Untuk menentukan ukuran punch dan die yang bekerja secara berpasangan,
kita harus tahu beberapa jenis pemotonga menurut hasil yang akan didapat. Gambar 2.13 dibawah kedua proses sama – sama melakukan proses
pemotonngan sepasang punch dan die.
38
Gambar 2.13. Cara progressive proses pemotngan itu adalah melubangi pelat dengan
diameter yang kecil dulu kemudian pemotongan dengan diameter yang lebih besar.hasil yang didapay ternyata berbeda. Yang pertama adalah ukuran
diameter kecil “d”,yaitu ukuran dalam suatu bentukan produk. Yang kedua ukuran diameter blank “D”,yaitu ukkuran luar bentuk produk.kedua prose
situ menghasilkan produk ring washer. Piercing menghasilkan lubang ukuran dalam, dan Blanking menghasilkan
blank ukuran luarnya.material yang keluar dari di pada proses piercing disebut ”slug rest piece” karena merupakan sisa yang dibuang.
2. Spring Back Setiap material bila diberikan gaya punya kecendeungan kembali ke posisi
semula. Ini disebut dengan spring back. Besar beda tergantung jenis material dan tebalnya. Pada proses piercing dan blanking terjadi daya spring back.
3. Ukuran Punch dan Die Bila menentuka punch dan die harus tahu dulu proses pengerjaannya,
piercing blanking.”d” untuk piercing dan “D” untuk blanking. Untuk spring back ditulis f. untuk proses piercing ukuran punch akan dipakai sebagai
patokan dan ukuran die nya menyesuaikan, setelah piercing punch lepas dari 39
dari jepitan material maka diameter atau lubang akan menyusut daripada puncnhnya. Maka punch perlu ditambah besar spring back.
Pada blanking sebalilknya die dipakai sebagai patokan untuk menjadikan ukuran yang diharapkan maka ukuran die dibuat lebih kecil dari ukuran
benda kerja. 4. Kurva Karakteristik Gaya
Selama proses pemotongan berlangsung besar gaya yang diperlukan tidak akan konstan. Alat untuk mengukur besar gaya dalam suatu pemotongan yaitu
electrical resistance strain gauge yang dipasang vertical pada bagia yang berhubungan dengan punchnya.
Untuk mendapat effek clearance dalam bentuk kurva karakteristik maka beberapa punch dengan diameter yang berbeda dipasngi gauge. Sedangkan
diameter die tetap selama percobaan, dengan selalu menjaga ketajaman daripada perkakasnya.hasilny adapat dilihat pada beberapa kurva di bawah ini.
Gambar 2.14 Hal ini dapat dilihat dari bentuk kurva di bagian kiri bawah, kesimpulannya
semakin kecil besar clearance , maka secondary shear yang terjadi semakin
40
besar pula. Untuk mendapatkan hasil yang baik ternyata dapat terlihat pada percobaan yang menggunakan clearance 0,45 mm.
Dari 2 kurva ditarik kesimpulan bahwa ada3 macam kurva saja yang dapat dilihat dari bentuknya:
Kurva normal : bentuk ini dihasilkan dari percobaan dengan menggunakan clearance yang sesuai cocok atau sedikit lebih besar.
Kurva yang menonojol: bentuk ini dihasilkan dari percobaan dengan menggunakan clearance yang kurang adanya secondary shear.
Kurva yang bersudut: hasil ini diakibatkan dari penggunaan clearance yang terlalu kecil.
Gambar 2. 15. Test lain yang dilakukan yaitu dengan cara membuat variasi kecepatan mesin
pressnya antara 40 – 240 stroke menit. Hasilnya menaikan kecepatan mesin
41
press tidak mengakibatkan stress yang berlebihan pada die nya namun meningkatkan produktivitas.
5. Karakteristik Pemotongan yang lain Disamping adanya sifat karakteristik pemotongan yang sudah di bicarakan
terlebih dahulu, masih ada sifat lain yang perlu diperhatikan yaitu sifat perubahan bentuk material yang sering disebut “distorsi”.
Ada 2 macam distorsi yang terjadi pada blank dan pada stripnya. Dish distorsion
Dish distorsion adalah kesalahan dari bentuk produk blank menjadi berbentuk melengkung tidsk flat. Untuk mengatasinya orang akan
melengkapidienya dengan memasang pressure counter pressure pad didalamnya.ini akan memberitekanan pada blank yang akan dipotong
mengurangi kecenderungan melengkung. Spacing distorsion
Sering kita membuat kesalahan bentuk lubang karena jarak lubang blank berdekatan.
Table berikut menunjukan batas jarak potong minimum yang sering digunakan dari beberapa macam material dan tebal dengan dua macam ukuran
lubang. Clearance yang digunakan 2 untuk mengembangkan table ini.
42
Tabel 2.2. Batas Potong Minimum Diameter lubang
6,5 mm 13 mm
Alumunium t
2t 4t
3003 – 0 0,8
3003 – H14 0,8
2t 2t
3003 – 0 1,2
2t 2t
3003 – H14 1,2
t t
5052 – 0 0,8
t 4t
Kuningan 3t
6t Lunak
0,8 Setengah lunak
0,8 t
2t Lunak
1,2 2t
3t Seperempat keras
0,5 2t
2t Baja
2t 2t
CRS AK 0,9
Seperempat keras 0,8
2t 4t
Rim DQ 0,6
2t 2t
HRS 1,5
2t 3t
302-2B 0,6
2t 5t
302-2B 0,9
3t 4t
Rata-rata 2t
3t Dengan table diatas kita dapat menghindari terjadinya distorsi spancing.
6. Jenis Keausan Bagian dari punch dan die yang hampir dapat dipastikan selalu akan
mengalami keausan karea dipakai sebagian sudut bagian sisi keliling dan juga pada permukaan.
Untuk mengatasinya dilakukuan penggrindaan pengasahan lagi.jika menggeerinda hanya permukaannya saja.karena jika bagiannkelilingjuga kena
maka mempengaruhi ukuran punch dan die nya. Keausan ini terjadi Karen terkikisnya punch dieoleh material yang mengalami kalelahan.juga
menyebabkan gaya stripper yang semakin besar.
43
J. Gaya Potong
Square ended yaitu sistem pemotongan dengan punch dan die yang memiliki permukaan rata. Cara ini menyebabkan sheetmetal yang dipotong sedikit tanpa
distorsi dan punya keuntungan mudah dalam pembuatan punch dan die maupun pegasahanya. Gaya – gaya yang berhubungan dengan pemotongan:
Gaya potong dengan sistem squar face Gaya potong dengan sistem shear gunting
Gaya stipper Kerja energi
Gaya potong perlu dihitung karena hal ini untuk menentukan konstruk yang akan dibuat,karena ada hubungannya dengan kemampuan tekan yang harus diberikan
oleh mesin press. 1. Pemotongan Dengan sistem square face
Besar gaya adalah hasil perkalian luasan dengan tekanan.sehingga perhitungan gaya potong pada logam, sebagai tekanan diperhitungkan sebagai
batas patah gaya gesernya yang dimiliki oleh material logam dan diukur dalam satuan
Rumusan berikut ini menggambarkan analogi dari methode ini : Rumusan dasar
: gaya = tekanan x luasan
Untuk pemotongan : gaya = tekanan x luasan bidang potong :
gaya = kekuatan geser x keliling potong x tebal materi
2. Kekuatan Geser Kekuatan geser suatu logammetal adalah kemampuan logam itu untuk
menahan gaya dipotong dengan punch dan die. Dengan demikian besarnya kekuatan geser tersebut sama dengan besarnya harga batas harga patah. Untuk
menentukan harga batas harga suatu logam dapat dilakukan dengan cara menarika suatu logam yang dibentuk secara khusus sampai logam itu patah,
sesuai ilustrasi dibawah ini. Disini kita haraga tegangan batas tarik yaitu gaya 44
maksimum di bagi dengan luas penampang dari bidang terkecil. Dari seluruh potongan benda kerja.
Pemotongan dengan die adalah suatu cara yang lebih effisien apabila dipilih clearance yang terkecil dan sisi potong yang tajam. Gaya yang dibutuhkan
akan lebih kecil untuk setiap satuan luasan , karena sisi yang tajam akan mengkosentrasikan beban dan tegangan yang besar akan terjadi sini. Gaya
potong dapat diukur dengan cukupteliti dengan menggunakan straingauge percobaan menunjukan bahwa dengan clearance dibawah 50 dan sisi potong
yang tajam maka kekuatan geser dari sheetmetal akan jauh dibawah tegangan batas taiknya. Secara umum kekuatan geser ini berkisar antara 50 - 80 dari
tegangan batas tarik. Perhitungan gaya potong seperti diatas berlaku untuk
sistem pemotongan dengan squar face sedangkan untuk pemotongan dengan sistem shear besarnya
dapat diambilkan kira – kira 0,67 nya.
3. Kerja pada sistem pemotongan squar faces. Untuk pemotongan suatu pelat tentunya juga
diperlukan suatu kerja yang besarnya adalah merupakan hasil perkalian antara gaya dengan jarak
yang ditempuh oleh gaya tersbut.
Gambar 2.16.
Kerja = gaya x jarak
Yang dimaksud dengan jarak dalam hal ini adalah besarnya lanhkah punch selama bekerja. Yaitu pada waktu punch mulai menyentuh pelat sampai
terpotong . yang dimaksud jarak berati sama dengan besarnya panjang penetrasi.
Kerja = gaya x penetrasi x tebal material
45
Semakin tebal material yang dikerjakan maka semakin tbesar pula kerja yang diperlukan satuan kerja ini biasanya dihitung dalam satuan ton meter dipakai
untuk menentukan kemampuan dari flywheel yang digunakan pada mesin press.kerja dapat disimpulkan dengan gambar grafik berikut yaitu besarnya
luasan dari masing – masing permasalahan.
Gambar 2.17. 4. Pemotongan Dengan Sistem Shear
Kadang sering kita lihat bahwa permukaan potong dari punchdie dibuat miring.hal ini dimaksudkan untuk mengurangi gaya potong yang digunakan.
Kemiringan punch atau die akan mengakibatkan kebutuhan langkah yang lebih panjang pada sistem ini. Dengan demikian bila gaya potong yang
digunakan lebih dari kapasitas tekan dari mesinnya maka sudut kemiringan nya dibuat cukup besar, dimaksudkan untuk mengimbangi kerja dari mesin.
Ada beberapa macam pengguntingan yang dapat ditunjukan pada halaman berikut ini. Pada umumnya kemiringan diberikan pada punch untuk
mengerjakan pembuatan lubang karena blank nya akan mengalami lengkungan distorsi sedang kemiringan pada die dipakai untuk mengerjakan
blanking karena dalam hal ini stripnya akan mengalami distorsi.
46
5. Kemirngan Pada Punch Gambar 2.18.
Pengurangan besarnya gaya dengan menggunakan sistem potong gunting ini dapat dihitung dan dilihat secara grafis seperti dibawah ini. Kemiringa satu
sisi pad punch akan menyebabkan pemotongan yang berkelanjutan , hal ini sesuai dengan gerakan punch sehingga gaya yang diperlukan menjadi lebih
kecil. Dengan demikian dapat diketahui besar panjang total pemotongan.
Gambar 2.19.
47
Bab 2
P
RESS TOOL
3.1. Tinjauan Pustaka
Pada proses produksi massal sering terjadi permasalahan-permasalahan yang terjadi, antara lain kualitas produk yang tidak seragam yang menyebabkan
kerugian yang terjadi pada proses quality control. Selain itu dari sisi kuantitas yang dihasilkan tidak sesuai dengan target karena penumpukan material yang
menyebabkan proses produksi terhambat. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan desain jig fixture, selain dapat dikontrol kualitasnya juga dapat dicapai
kuantitasnya karena waktunya mudah diukur. Jig fixture merupakan salah satu alternatif yang digunakan di industri-industri besar karena ada beberapa kelebihan
dibanding dengan sistem konvensional yang lainnya. Jig and fixture adalah alat pemegang benda kerja selama proses
permesinan sehingga diperoleh produk yang seragam. Jig adalah alat khusus yang berfungsi memegang, menahan atau diletakkan pada benda kerja yang berfungsi
untuk menjaga posisi benda kerja dan membantu mengarahkan pergerakan pahat. Fixture adalah alat khusus yang berfungsi mengarahkan, memegang,
menahan benda kerja yang berfungsi untuk menjaga posisi benda kerja selama proses permesinan.
www.Lspitb.org , 2005.
Compound Tool merupakan salah satu jenis press tool yang dapat melakukan dua atau lebih kerja dalam satu stasiun kerja, yang berarti dalam satu
langkah kerja dalam stasiunnya dapat terjadi dua atau lebih pemotongan. Prinsip
kerja dari alat ini merupakan proses pengerjaan yang terdiri dari pemotongan maupun pembentukan material. Karena hal tersebut, maka secara umum hasilnya
akan efisien, tepat, dan cepat sehingga efisiensi kerja dapat tercapai dengan maksimal. Alat ini sering digunakan untuk memproduksi benda kerja yang besar
dan hanya menghasilkan satu jenis produk. Riandy, 2006. Jig pengarah diartikan sebagai suatu alat untuk mengontrol dan
mengarahkan alat potong dalam sebuah proses pembentukan benda kerja. Sedangkan fixture penepat adalah alat lainnya yang berfungsi untuk memegang,
melokasikan, dan menjamin benda kerja agar tetap berada pada posisinya. Jig fixture tersusun atas beberapa komponen utama dan elemen-elemen pendukung
lainnya agar dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan. Jig dan fixture yang direncanakan digunakan untuk memproduksi plat dudukan engine mounting yang
difungsikan untuk menahan mesin agar tidak bergetar dan selalu fix pada tempatnya. Komponen-komponen dan elemen-elemen pendukung pada rancangan
jig fixture diproses dengan menggunakan mesin CNC, dimana desain komponen digambar dengan software Autocad dan disimulasikan dengan
menggunakan software Mastercam versi 9 agar proses manufaktur dapat terkontrol dengan baik. Kemudian data-data gambar kerja diubah menjadi data-
data NC. Simulasi manufaktur pada Mastercam berisi gambar 2D 3D dan data- data yang terubah menjadi data-data NC.Rezi Mahendra, 2008
3.2. Jig and Fixture
Perencanaan peralatan jig fixture merupakan proses produksi yang secara teknis memiliki kebebasan tak terbatas dan sekaligus sangat tidak
49
tergantung oleh proses yang lain. Sebagai gambaran, jika seorang konstruktor mesin bekerja dengan ketergantungan yang tinggi terhadap tuntutan-tuntutan
manufaktur secara keseluruhan, maka seorang konstruktor jig fixture hanya tergantung pada tuntutan-tuntutan proses produksi mesin-mesin yang dipakai,
tidak pada proses pengerjaan benda kerja sebelum dan setelah menggunakan peralatan jig fixture.
Peralatan jig fixture tidak saja dititikberatkan pada masalah pencapaian fungsi dan kualitas produk yang prima, tetapi juga biaya langsung yang
dikeluarkan untuk proses produksi, termasuk biaya tambahan yang selalu muncul pada proses revisi yang harus dihindari atau dipertahankan sekecil mungkin.
Demikian pula tuntutan yang sama akan ditujukan kepada perencana produksi dan pelaksana produksi karena mereka secara langsung berhubungan dengan alat dan
pengalaman mereka sangat menentukan konstruksi yang optimal. Sejalan dengan tuntutan kepresisian dan kemudahan penggantian benda
kerja serta persaingan yang semakin ketat, ketelitian perhitungan, meningkatnya harga dan biaya tidak langsung mengakibatkan jig fixture berikut
pemakaiannya dalam proses produksi memiliki arti yang sangat penting. Selain itu peralatan jig fixture yang digunakan pada proses produksi
benda-benda tunggal dengan jumlah kecil, bahkan dengan jumlah massal akan sangat berperan karena selalu saja ada benda kerja yang membutuhkan biaya yang
sangat tinggi apabila dikerjakan tanpa peralatan bantu tersebut. Kurang telitinya produk akan menambah tingkat kegagalan benda kerja, sehingga secara langsung
meningkatkan biaya produksi.
50
Perencanaan proses produksi akan sangat menentukan jumlah dan jenis peralatan jig fixture yang digunakan. Seorang perencana harus mengetahui jenis
dan fungsi peralatan jig fixture, bahkan melaksanakan perhitungan biaya maksimal yang diakibatkan oleh penggunaan peralatan tersebut. Selanjutnya
dimulailah proses perencanaan yang berawal dari pemesanan, perencanaan konstruksi, manufaktur hingga pengiriman.
Tuntutan dan keinginan pada peralatan jig fixture tidak saja dititikberatkan pada masalah pencapaian fungsi dan kualitas produk yang prima,
tetapi juga biaya langsung yang dikeluarkan untuk proses produksi, termasuk biaya tambahan yang selalu muncul pada proses revisi harus dihindari atau
dipertahankan sekecil mungkin. Hasil yang dicapai oleh konstruktor akan sangat bergantung pada pengetahuan dan persiapannya. Demikian pula tuntutan yang
sama akan ditujukan kepada perencana produksi dan pelaksana produksi karena mereka secara langsung berhubungan dengan alat dan pengalaman mereka sangat
menentukan konstruksi yang optimal. Jig and fixture adalah alat bantu produksi yang digunakan untuk membuat
duplikat secara tepat. Hubungan dan kesejajaran antara benda kerja dengan alat potong atau alat lain harus dipertahankan. Untuk melakukannnya, jig and fixture
dirancang dan dibuat untuk menahan, menunjang dan menempatkan setiap bagian guna memastikan bahwa masing-masing akan diproses dalam batas-batas yang
ditentukan. Istilah jig fixture kadang-kadang mempunyai arti dan penggunaan yang
berbeda. Di industri pengolahan pelat dan logam, peralatan seperti ini sering
51
dikelompokkan sebagai salah satu alat bantu produksi, sejajar dengan mesin- mesin perkakas, peralatan potong, dan sebagainya.
Kata jig pengarah diartikan sebagai suatu alat untuk mengontrol dan mengarahkan alat potong pada sebuah proses pembentukan benda kerja.
Sedangkan fixture penepat adalah alat lainnya yang berfungsi untuk memegang, melokasikan, dan menjamin benda kerja agar tetap berada pada posisinya. Dalam
proses kerjanya, kebanyakan jig dipasang bersatu dengan fixture. Keuntungan penggunaan jig fixture pada proses produksi adalah sebagai
berikut : 1. Memungkinkan penyederhanaan dan pemanfaatan tenaga tidak terampil.
2. Meningkatkan efisiensi penggunaan mesin perkakas sehingga dapat menurunkan biaya produksi.
3. Pekerjaan tambahan seperti borring, drilling, dan sebagainya bisa dikerjakan sekaligus.
4. Mempersingkat atau meniadakan waktu untuk pencekaman, penyetingan dan pengukuran benda kerja yang biasanya dilakukan di atas meja mesin.
Sehingga kebutuhan akan peralatan pengukuran menjadi semakin sedikit. 5. Pertimbangan biaya untuk kegagalan produk semakin kecil.
6. Kemudahan dan kesederhanaan konstruksi menurunkan biaya perakitan. 7. Perbaikan kualitas produk akan meningkatkan nilai tambah dan daya saing
pasar. 8. Melalui sistem pencekaman benda kerja yang aman akan menghindari
keausan alat cekam sehingga secara langsung akan menurunkan biaya alat.
52
9. Melalui penggunaan sistem pencekaman untuk banyak benda kerja memungkinkan dalam waktu bersamaan beberapa benda kerja dicekam
dan dikerjakan bersama-sama. 10. Bersamaan dengan pengerjaan benda kerja, operator dapat mempersiapkan
pencekaman benda kerja dan melepas benda kerja yang telah selesai dikerjakan.
11. Penurunan waktu produksi total sehingga mengurangi biaya total produksi. 12. Banyak benda kerja yang sama sekali tidak dapat dikerjakan tanpa
peralatan jig fixture karena hasil yang tidak teliti, tidak seragam dan tidak ekonomis.
13. Penurunan kegiatan fisik operator akan meningkatkan efisiensi kerja. Penghematan yang baik dimungkinkan apabila proses pembuatan peralatan
tersebut terencana dengan baik, tentunya dengan mempertimbangkan perhitungan ekonomi dibahas kemudian dan metoda pemilihan alternatif konstruksi yang
optimal secara teknis dan ekonomis.
3.3.1. Klasifikasi Jig Fixture
1. Klasifikasi umum
Secara umum, jig fixture sebagai bagian dari alat bantu produksi dapat dikelompokkan sebagai berikut:
A. Jig fixture standar Digunakan untuk bermacam benda kerja yang umumnya memiliki bentuk
geometri sejenis. Benda kerja pelat berbentuk gelombang atau sejenis flens serta 53
pekerjaan yang terbatas hanya untuk satu proses pemesinan misalnya pengeboran merupakan produk-produk yang dapat dihasilkan oleh jig fixture
standar. Biasanya ruang yang tersedia untuk menempatkan benda kerja telah
distandarkan. Untuk jig fixture jenis ini memerlukan penyesuaian antara benda kerja dengan proses kerja yang diinginkan misalnya penyetelan atau penambahan
elemen seperti bush pengarah mata bor pada proses pengeboran. Termasuk di dalamnya :
a. Alat pencekam umum Peralatan jenis ini biasanya telah tersedia sebagai komponen standar
perlengkapan mesin-mesin perkakas, seperti misalnya ragum, kolet, adaptor, dan lain-lain, yang fungsinya sangat universal mencekam berbagai bentuk dan ukuran
benda kerja. Peralatan ini digunakan untuk mencekam produk-produk tunggal maupun massal yang memiliki bentuk-bentuk geometri sederhana.
b. Jig fixture normal Dapat diklasifikasikan menjadi
1 Alat cekam cepat dengan konstruksi tiang, merupakan jig fixture yang banyak kegunaannya karena dimensi benda kerja dan gaya cekam yang
dapat diatur. 2 Alat cekam pengeboran dengan konstruksi penutup, merupakan jig
fixture untuk benda kerja ukuran kecil dengan bentuk geometri balok.
54
3 Alat cekam khusus, merupakan jig fixture yang salah satu fungsinya dapat diputar untuk menempatkan benda kerja dalam berbagai posisi sudut
terhadap alat potong. 1. Jig fixture sistem modular
Merupakan penggabungan beberapa komponen standar yang tidak banyak memerlukan proses pengerjaan lanjut guna menyesuaikan bentuk geometri benda
kerja dan jenis pekerjaan yang diinginkan, sehingga alternatif ini lebih banyak mengurangi biaya produksi apabila memungkinkan untuk digunakan.
2. Jig fixture khusus Dikonstruksikan untuk benda kerja tertentu dan pada umumnya digunakan
pada proses pengerjaan yang tertentu juga. Pembagian jig fixture jenis ini adalah sebagai berikut:
a. Jig fixture untuk proses pemakanan - jig fixture untuk benda kerja panjang
Biasanya peralatan jenis ini dibutuhkan untuk menepatkan posisi dan mencekam benda kerja pada proses frais, gerinda permukaan, ekstrusi, dan lain-
lain. - jig fixture untuk benda kerja bulat
Kelompok ini adalah peralatan yang digunakan pada proses bubut, gerinda putar, dan lain-lain.
- jig fixture khusus yang lain Digunakan pada proses pemesinan yang menghasilkan benda kerja dengan
bentuk mengikuti pola asli yang telah tersedia mesin-mesin kopi.
55
b. Jig fixture untuk proses penggabungan Termasuk di dalamnya adalah jenis jig fixture untuk proses
penyambungan komponen dengan las, solder, ikatan baut, perekat dan untuk proses perakitan komponen.
c. Jig fixture untuk proses khusus Jig fixture jenis ini khusus digunakan pada proses pemeriksaan,
penggulungan, perlakuan panas, atau proses sejenis yang tidak menghasilkan beram.
2. Klasifikasi ekonomi
